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临近地铁隧道的基坑支护变形控制

作　者: 郝兵
导　师: 王清
学　校: 吉林大学
专　业: 地质工程
关键词: 基坑支护变形弹性抗力地下连续墙
分类号: TU753
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着我国城市轨道交通建设的快速发展，临近地铁隧道的基坑工程越来越多。这类在地铁隧道附近开挖的基坑工程对地铁隧道的影响表现在三个方面。第一，由于开挖的卸载，引起隧道结构的位移；第二，围护结构在施工期间，尚未发挥作用时也会引起隧道结构的位移；第三，庞大体量的建筑荷载在加载后会再次引起隧道结构的位移。上述三个方面严重地影响着地铁的运营安全。因此，在基坑支护结构设计时，起决定性因素的是支护结构的变形控制。由于基坑开挖引起的变形影响因素众多，迄今为止尚难得出较为准确的定量结论，基坑支护墙后土体的位移场在一般的分析软件中均未涉及，大型三维数值分析软件的建模又比较复杂，难以在所有工程中应用。因此，如何在一般的工程项目中耦合支护结构的变形与周边土体的位移场十分重要。本文结合北京外交公寓基坑工程，从基坑支护结构的设计计算原理出发，基于同济启明星深基坑支护分析软件FRWS7，按照平面应变问题采用弹性抗力有限单元法进行支护结构的设计，再根据支护结构的位移，利用土体位移场的简单解析法求解基坑周边任意点的位移。以临近基坑的隧道底部控制位移作为设计输入条件进行基坑支护结构的设计，同时运用基于FLAC3D的数值分析方法进行应力应变分析。运用上述两种分析方法对本基坑工程进行了分析，继而得出根据变形控制为原则的基坑支护设计方案—采用复合土钉墙+地下连续墙的方案进行基坑支护。监测数据表明弹性抗力有限元法计算得到的支护结构变形与实际监测数据相当，按照基坑周围土体位移场的简单解析法计算得到的隧道结构位移与实际监测的数据相吻合，说明了简单解析法基本适用于北京地区的土体位移场计算。基于FLAC3D的连续介质数值分析方法在模拟基坑工程等岩土体材料方面的位移场与实际监测数据符合性较好，对于复杂环境条件下的基坑分析设计有独特的优势。地下连续墙在施工中成槽是关键，该工程对地下连续墙与隧道间分布的易于坍塌的粉土及砂类土进行了水泥土搅拌桩的加固，减小了地下连续墙对隧道的影响。土方开挖充分考虑边坡的时空效应，分时分段采取抽条式开挖，有效地控制了基坑变形。通过分析监测数据的平面分布特征可以发现，支护结构的变形和内力最大值均出现在基坑剖面中部，是边坡空间效应的具体表现，基坑阴角处的位移及内力均较小，角隅作用明显。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 研究背景及实际意义  10-12
  1.2 国内外基坑支护的研究现状  12-16
    1.2.1 基坑支护结构的常见类型  12
    1.2.2 基坑支护设计计算方法  12-15
    1.2.3 北京地区常用的支护形式  15
    1.2.4 类似工程研究情况  15-16
  1.3 本文的主要内容  16-17
第2章基坑工程变形控制分析  17-31
  2.1 工程概况  17-24
    2.1.1 建筑设计条件  18-19
    2.1.2 基坑工程特点  19-20
    2.1.3 工程地质条件  20-24
  2.2 基坑变形计算方法  24-29
    2.2.1 支护结构的位移计算  24-27
    2.2.2 基坑外土体位移场计算  27-29
  2.3 变形的影响因素及控制措施  29-31
    2.3.1 基坑变形的影响因素  29-30
    2.3.2 基坑变形的控制措施  30-31
第3章临近地铁隧道的深基坑支护设计  31-53
  3.1 支护方案分析  31-33
    3.1.1 基坑支护设计应满足的要求  31-32
    3.1.2 方案选择  32-33
  3.2 支护方案设计  33-42
    3.2.1 基坑安全等级的确定  33-34
    3.2.2 支护方案初步设计  34
    3.2.3 基坑支护详细设计计算  34-41
    3.2.4 基坑支护方案简述  41-42
  3.3 基坑支护方案数值分析  42-48
    3.3.1 基坑施工计算模型的建立  42-45
    3.3.2 基坑施工对既有地铁隧道的影响分析  45-48
    3.3.3 数值模拟结论  48
  3.4 施工控制重点  48-53
    3.4.1 土方开挖  48-50
    3.4.2 地下连续墙施工  50-52
    3.4.3 锚索施工  52
    3.4.4 基础底板施工  52-53
第4章工程监测数据分析  53-65
  4.1 监测内容  53-57
    4.1.1 基坑工程监测  53
    4.1.2 地铁隧道监测  53-57
  4.2 关键工序监测数据分析  57-64
    4.2.1 支护结构位移监测情况  57-62
    4.2.2 隧道位移监测情况  62-63
    4.2.3 锚索应力监测情况  63-64
  4.3 监测结论  64-65
第5章结论  65-67
参考文献  67-70
个人简历，在读期间发表的文章  70-71
后记和致谢  71

临近地铁隧道的基坑支护变形控制

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